2016年天津城建大学能源学院工程热力学复试笔试仿真模拟题
● 摘要
一、简答题
1． 试写出开口系统能量方程的一般表达式并说明各项的意义。
【答案】开口系统能量方程的一般表达式为：
式中
，
为开口系与外界交换的热量
；
为开口系控制容积内的储存能的变化量
；
为进口处工质的焓
为出口处时工质的焓值、动能及位能；
值、动能及位能；为开口系何外界输出的轴功。
2． 试确定图上一组等温线簇温度的大小和图上一组等容线簇比体积的大小。
【答案】如图所示，取等压过程1-2, 与等温线簇相交于1、2
。因
由于
所以，
即等温线簇中右上方的等温线的温度高。
所以
即
图
也可以从能量关系分析：过点2作等熵线，因等熵线比等温线陡，故与过点1的等温线相交于点3。考察过 程2-3, 过程中，q=0, 同时，因
得
即
由于
因q=0, 故
所以过程功为正。据热力学第一定律解析式
因此
但
所以过程1-2体
如图所示，取等熵线与等比体积线簇相交于1、2、3, 考察过程1-2-3,
显然
据热力学第一定律解析式
积功为正，由此可得
参照上述方法，可导出
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图上熵增大方向以及
图上等压线簇增大方向。
3． 什么是回热？试解释在热机循环中若能采取回热措施，从热力学角度简单说来将会带来什么好处？
【答案】回热是指，在保持构成循环的热力过程性质不变的条件下，利用循环中某些放热过程的放热量来满足另一些吸热过程的吸热需要的措施。从热力学的角度来说，循环输出的净功不变，但是回热的措施使循环从外界高 温热源的吸热量减少，向低温热源的放热量也减少，因而可以提高循环的热效率。
4． 有时为获得较高压力的压缩气体，往往采用多级压缩，问采用多级压缩有何好处？
【答案】采用多级压缩，可以使每一级的增压比不是很大，从而大大提高压缩机的容积效率。另外，采用多级压缩可以采用中间冷却措施，使高压级的压缩终温不会很高，少耗功。
5．
试证明在压缩比
【答案】
相同的情况下，活塞式内燃机定容加热理想循环与卡诺循环有相同的
热效率。这是否说明定容加热理想循环达到了卡诺循环的理想水平？为什么？
但不能说明定容加热理想循环已达卡诺循环水平，因为
温度区间到）内，将大大高于
6． 某系统处于某一状态，该系统的Exergy 指的是什么？
【答案】 Exergy 指的是系统从当前任意状态可逆地变化到与指定环境相平衡的状态时，理论上所能做出的最大有用功或消耗的最小有用功。
做出的最大有用功，如
7． 蒸汽动力循环中，蒸汽轮机排气压力个局部来看，在初态不变的前提下，装置全局分析，并非越低越好。
因为，
降低，必然要求凝汽器真空度升高，从而凝汽器换热面积增大，冷却水量增对，冷
降低未必带来整体装置经济性增加，这是一个经济性限制。还有蒸汽
降低，取决于排气温度是否降低，这个
必须在零度以上。
左右，这是降总要比冷却水温
却管径增大，使得冷却水泵耗功增加，导致制造成本、初投资和运行费用增加。
综合考虑这些因素，
轮机排汽为饱和湿蒸气，排汽压力
消耗的最小有用功，如冷量是否越低越好？降低
远远高于
而在相同
有哪些限制？
【答案】蒸汽动力循环中蒸汽轮机的排气压力并不是越低越好。从汽轮机自身膨胀作功这
越低，蒸汽在汽轮机中膨胀做功越多，当然有利。但是从
高，才能有效冷却放热，而冷却水温度只能维持在
综合这些因素之后，排汽温度大约为30摄氏度左右。所以大约为
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低的传热学限制。还有个限制就是如果太低了，则会造成y 2升高，导致汽轮机低压缸末级蒸汽
湿度过大，不利于汽机安全运行。
8． 压缩机压缩过程的多变指数„的取值范围是什么？若想减少压缩机所消耗的轴功，压缩过程的多变指数„ 应增加还是减少？
【答案】应减少。
，若想减少压缩机所消耗的轴功，应接近定温过程，压缩过程的多变指数„
二、综合分析题
9． 某热机在
和
的热源间进行卡诺循环，若工质从热源吸热1000KJ ，试计算：
（1）循环的最大功？（2）如果工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K ，在过程中与低温热源的温差为50K ，则该热量中能转变为多少功？热效率是多少？（3）如果循环过程中，不仅存在传热温差，并由于摩擦使循环功减 小10KJ , 则热机的热效率是多少？
【答案】（1）按照卡诺循环时，热效率为
能够达到的最大的功为：
（2）工质在吸热过程中与高温热源的温差为100K , 在过程中与低温热源的温差为50K 的情况下：
转变的功为：
10．空气可逆绝热流经收缩喷管时某截面上压力为面积为出口截面上定值，
【答案】（1）马赫数
（2）滞止压力和滞止温度
温度为345 K , 速度是
该截面
试求：（1）该截面上的马赫数Ma ; （2）滞止压力和滞止温度：（3）若则出口截面上压力、温度、面积各为多少? 空气作理想气体处理，比热容可取
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